Influence of Selective Surface Oxidation of Si and Mn on Fe–Zn Alloying Reaction on Hot-rolled Steel Sheets

Abstract

The Fe-Zn alloying reaction and selective oxidation behavior of 0.7 mass% Si-1.15 mass% Mn added hot-rolled steel annealed at 600-800°C were investigated by comparison with those of cold-rolled steel. The Fe-Zn reactivity of the hot-rolled steel improved from 600°C to 700°C but deteriorated from 700°C to 800°C. Above 700°C, the amount of Fe-Si-Mn oxide on the steel surface increased with increasing temperature, and this oxide deteriorated Fe-Zn reactivity. Below 700°C, a thin layer of Fe oxide on the steel surface deteriorated Fe-Zn reactivity. This oxide layer was reduced by Si and Mn that diffused from the steel substrate. Therefore, as the temperature increased from 600°C to 700°C, Fe-Zn reactivity improved due to the formation of reduced iron on the steel surface. In the case of the cold-rolled steel, the same selective oxidation behavior and reduction mechanism of the Fe oxide were also confirmed, and as a result, the Fe-Zn reactivity of the cold-rolled steel showed behavior similar to that of the hot-rolled steel. However, the Fe-Zn reactivity of the cold-rolled steel improved at a lower temperature than that of the hot-rolled steel. This can be explained by the faster diffusion rates of Si and Mn in the cold-rolled steel than in the hot-rolled steel. That is, reduction of the surface Fe oxide layer by diffused Si and Mn proceeded at a lower temperature, and as a result, the Fe-Zn reactivity of the cold-rolled steel also improved at a lower temperature.

Effect of Dew Point on the Selective Surface Oxidation Behavior of Mn Added Steels during Recrystallization Annealing

“…近年，自動車分野では，車体軽量化と衝突安全性向上を 目的に，構造部材等への高強度鋼板の適用が拡大してい る [1][2][3][4][5] 。また，車体の防錆品質向上を目的に，亜鉛系めっき 鋼板の適用も拡大しており，特に日本ではめっきの厚目 付化が容易，且つ防錆性と溶接性に優れる合金化溶融亜鉛 めっき鋼板が広く適用されている 3,[6][7][8] 。そのため，高強度 合金化溶融亜鉛めっき鋼板は自動車の品質向上を可能とす る材料として期待されている。 高強度鋼板には高強度化と高加工性を実現化するため に，Si や Mn をはじめ，様々な元素が添加されている 1,3,[6][7][8][9] 3,7,10) 。形成した Si や Mn の外部酸化物は，鋼板の 溶融亜鉛に対する濡れ性を低下させるため，亜鉛が被覆し ない不めっき欠陥を発生させる要因となることが知られて いる 3,6,7,[10][11][12][13] 。 また，めっき皮膜中の Zn と下地鋼板の Fe とを合金化 させる工程において，Si や Mn を含む外部酸化物が合金化 反応を阻害する問題が生じることが報告されている 14,15) 。 従って，Si や Mn を添加した鋼の外部酸化挙動を解明す ることは，高強度合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造性を 検討する上で重要である。そのため，再結晶焼鈍(以下， 単に焼鈍と示す。 )で起こる Si や Mn の外部酸化について は，その挙動や抑制方法について多くの検討がなされてき た 10,[16][17][18][19][20][21][22][23] 。例えば，Hashimoto らによると，Si-Mn 複合添加 鋼に対して焼鈍雰囲気の露点を高くすることで，Si や Mn の選択内部酸化(以下，単に内部酸化と示す。 )を促進で き，これにより外部酸化を抑制できることが報告されてい る 16) 。一方，Si を殆ど含まない Mn 添加鋼に対し，Okumura…”